1、引 言　　

    可編程控制器（PLC）由于其結構緊湊、可靠性高、編程簡單、指令強大、靈活性強、能適用于比較惡劣環(huán)境等諸多優(yōu)點，現已在工業(yè)控制領域得到廣泛應用?，F普遍采用觸摸屏加plc的方法來監(jiān)控設備，但觸摸屏視角窄，不適應惡劣環(huán)境，且數據存儲容量有限，不易實現大規(guī)模網絡互聯。因此我們采用plc與計算機通訊的方式實現實時監(jiān)控，克服了觸摸屏的缺點。2、s7-200cpu自由口通訊方式的應用　　

     世界知名品牌的plc很多，如西門子、歐姆龍、松下、三菱等等，本人僅以西門子s7-200小型可編程控制器的cpu22×系列為例，介紹plc在計算機網絡中與計算機通訊的功能?！　7-200cpu支持多樣的通訊功能，根據所使用的s7-200cpu，其網絡可以支持一個或多個以下協(xié)議：　　點到點（point-to-point）接口（ppi）　　多點接口（multi-point）（mpi）　　profibus　　用戶定義協(xié)議（自由口）　　自由口通訊是通過用戶程序可以控制s7-200cpu通訊口的操作模式。利用自由口模式，可以實現用戶定義的通訊協(xié)議連接多種智能設備。通過使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令和接收指令，用戶程序控制通訊口操作。在自由口通訊模式下，通訊協(xié)議完全由用戶程序控制。通過smb30（口0）允許自由口模式，而且只有在cpu處于run模式時才能允許。當cpu出于stop模式時，自由口通訊停止，通訊口轉換成正常的ppi協(xié)議操作。　　近年來，隨著我國鐵路運輸環(huán)境的改善，列車速度越來越高，勢必對鐵道車輛提出較高的要求，其表現在對列車的舒適性和運行可靠性、安全性的要求提高，因此車輛上設備的自動化程度越來越高。自動化程度的提高，帶動了網絡技術在列車控制和監(jiān)控上的應用。車輛網絡控制、監(jiān)控簡圖如圖1所示。

　　整列車設有車輛級計算機，每個車廂設有本車計算機，車輛級計算機與各個本車計算機組成車輛的主網，本車計算機與本車廂內的各個設備間組成子網。plc由于其自身的優(yōu)點，作為控制核心在車輛上的多種設備中得以應用，例如列車自動門的控制、列車空調機的控制等，使其可以作為整個列車網絡系統(tǒng)中的一個節(jié)點。3、通訊協(xié)議　　siemenss7-200系列plc可以采用用戶定義通訊協(xié)議（自由口）模式實現計算機與plc、plc與plc的通訊。筆者所描述的例子中，雖然車輛計算機系統(tǒng)和車輛上的其它設備分別是多個設備供應商的產品，但是只要制定好通訊協(xié)議，就能滿足相互通訊的要求。s7-200系列的plc正是由于其自由口通訊是通過用戶程序控制cpu串行通訊口的操作模式，所以可以方便地與車輛計算機通訊?！　∮嬎銠C（主站）每隔100ms查詢plc（從站）一次，主站發(fā)出從站動作控制命令給從站，從站收到命令后發(fā)給主站應答幀，從站接收到主站發(fā)送來的一幀數據，計算出其校驗碼fcs，與接收到的一幀數據中的fcs比較，檢查是否有數據錯誤。如果有數據有誤，從站發(fā)送信息給主站，請求重發(fā)?！　　ぷ址Y構：每個字符由11位構成，奇偶校驗位采用奇校驗方式?！　∑鹗嘉唬?位；　　數據： 8位 d7…d0；　　奇偶校驗位：1位；　　停止位：1位。　　·傳輸數據幀格式　　byte（0）…byte（n）fcs　　byte（0）…byte（n）為字符串；　　fcs為異或校驗碼，是發(fā)送的所有數據字節(jié)和地址字節(jié)之異或值?！　　ぶ髡久顜Y構　　從站地址從站地址補碼控制字節(jié)命令字節(jié)fcs　　·從站應答幀結構　　從站地址從站地址補碼控制字節(jié)應答字節(jié)fcs4、通訊口初始化　　plc內部特殊存儲器位smb30和smb130分別配置通訊端口0和1，為自由端口通訊選擇波特率、奇偶校驗和數據位數。自由端口的控制字節(jié)描述如下所示。

　　例如：在通訊協(xié)議中規(guī)定奇偶校驗為奇校驗、每個字符的數據為8位、波特率為19200、自由口協(xié)議，采用通訊端口0，則在plc初始化程序中將smb30賦值為0c5h?！　±?/串口初始化　　…　　network7　　ldsm0.0　　movb16#c5，smb30//波特率為19200奇校驗//1起始位1停止位8數據位　　eni//允許中斷　　movb2，smb34　　movb20，smb35　　atchint_0，8　　…5、PLC實時數據處理　　由于s7-200系列plc在自由口模式下，通訊協(xié)議完全由梯形圖程序或stl編輯器控制，程序可以使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令和接收指令來控制通訊操作。cpu連續(xù)掃描用戶程序，執(zhí)行用戶任務。plc在程序執(zhí)行過程中，基于穩(wěn)定、快速靈活等方面考慮，cpu每個掃描周期都通過輸入輸出映像寄存器來執(zhí)行實際輸入輸出操作，即讀實際輸入點值到映像寄存器、寫映像寄存器值到實際輸出點。由于在中斷中不能順利進行數據讀寫操作，因此，可通過編程，利用plc循環(huán)掃描執(zhí)行程序的特點，使得在程序掃描期間實現數據存儲區(qū)與輸入輸出映像寄存器區(qū)交換數據。 　　在本實例中，plc上電初始化后轉入接收字符中斷，當上位機發(fā)出查詢命令后，plc判斷所發(fā)命令的地址和地址補碼是否正確；如果正確判斷上位機是向plc發(fā)送命令還是查詢plc狀態(tài)；如果執(zhí)行命令則plc轉入主程序執(zhí)行相關命令，如果查詢plc狀態(tài)則將協(xié)議定義的信息發(fā)送給上位機，上位機收到信息后發(fā)送應答幀給plc?！　±篿nterrupt0//接收開始　　network1　　ldnsm3.0　　ab＝smb2，vb0　　movw+0，ac0　　movd&vb600，vd638　　movbsmb2，＊vd638　　xorwsmw1，ac0　　movbac0，vb300　　atchint_1，8　　atchint_6，11　　creti　　network2　　ldsm0.0　　dtch8　　atchint_6，10　　interrupt1//接收地址補碼　　network1　　ldnsm3.0　　ansm1.0　　movbsmb2，＊vd638　　xorwsmw1，ac0　　network2　　ldsm0.0　　atchint_6，10　　interrupt2//接收命令后判斷　　…　　network3//發(fā)送信息　　ldw＝ac2，+0　　ab＝vb301，vb604　　ab＝vb603，16#00　　atchint_4，10　　dtch11　　creti　　network4　　ldsm0.0　　wdr　　…　　network7　　ldsm0.0　　sm31.0，1　　dtch11　　atchint_5，10　　interrupt3//接收應答字節(jié)　　network1　　ldnsm3.0　　ansm1.0　　movbsmb2，＊vd638　　incdvd638　　xorwsmw1，ac0　　decwac2　　network2　　ldw＝ac2，16#0000　　movwac0，vw300　　network3　　ldsm0.0　　dtch8　　atchint_6，10　　interrupt4//發(fā)送信息碼　　…　　network6　　ldsm0.0　　movwac0，vw105　　xmtvb100，0　　atchint_6，9　　…　　interrupt5//發(fā)送應答幟　　…　　network9　　ldsm0.0　　movwac0，vw105　　xmtvb100，0　　rm31.0，1　　atchint_6，9　　…　　interrupt6//轉入接受中斷　　network1　　ldsm0.0　　dtch9　　dtch10　　dtch11　　atchint_0，86、計算機實時數據處理　　計算機程序由車輛級網絡供應商提供，根據雙方制定的通訊協(xié)議，通常采用vb或vc編寫，在此不做詳細描述。7、結束語　　從以上敘述可以看到，由車輛計算機與plc（或其它智能可編程設備）組建的車輛級實時監(jiān)控系統(tǒng)關鍵在于解決計算機與plc的實時通訊、plc對車上設備狀態(tài)實時監(jiān)控的問題。通過這種方式組建的車輛實時監(jiān)控系統(tǒng)，只是在原有的設備控制器軟件內增加了通訊程序，所以并沒有增加設備供應商的成本，因此這種監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成本低，而且實時性好、操作簡單、通用性強。再利用計算機易組網的功能，實現了整列車的實時監(jiān)控，大大提供了列車行駛中的可靠性和安全性，因此這種網絡系統(tǒng)在旅客列車、特別是高速列車上已普遍使用。